策划一个矿物稳定性图

Question

我试图找出如何阴谋的稳定性4矿物- $ \ ce{碳酸钙}$,$ \ ce {CaSO4} $, $ \ ce {CaMg(二氧化碳)2},美元和美元\ ce {CaMg3(二氧化碳)4}——用斧子\美元mathrm {ln} \,现代{\ ce {Mg ^{+ 2}}} $和$ \ mathrm {ln} \,现代{\ ce {SO_4 ^ {2}}} $, $ \ mathrm {ln} \,美元是每个离子的活动的自然对数的物种。碳酸盐岩是一个给定的活动。

我发现溶解度K美元对于每个解散,根据吉布斯自由能,R,美元和美元25 T = ^ \保监会\ mathrm {C} $,然后试图建立方程绘制如下:

1. $ \ mathrm {ln} \ K_ {\ ce {\ sp,碳酸钙}}= \ mathrm {ln} \,现代{\ ce {Ca}} + \ mathrm {ln} \,现代{\ ce {CO_3}} $
2. $ \ mathrm {ln} \ K_ {\ ce {\ sp, CaSO4}} = \ mathrm {ln} \,现代{\ ce {Ca}} + \ mathrm {ln} \,现代{\ ce {SO_4}} $
3. $ \ mathrm {ln} \ K_ {\ ce {\ sp, CaMg (CO_3) _2}} = \ mathrm {ln} \,现代{\ ce {Ca}} + \ mathrm {ln} \,现代{\ ce {Mg}} + 2 \ \ mathrm {ln} \,现代{\ ce {CO_3}} $
4. $ \ mathrm {ln} \ K_ {\ ce {\ sp, CaMg_3 (CO_3) _4}} = \ mathrm {ln} \,现代{\ ce {Ca}} + 3 \ \ mathrm {ln} \,现代{\ ce {Mg}} + 4 \ \ mathrm {ln} \,现代{\ ce {CO_3}} $

根据热数据每美元\ mathrm {ln} \, K美元是一个常数(T美元以来,$ P $是常数),由于碳酸盐岩的活动是给似乎我应该能够解决方程1钙的活动,但每一个方程都是不行。

我困惑如何每个方程依赖\ ce {SO_4},美元(这应该是y轴),以及如何与一切。我试图将活动\ ce {Ca}美元作为变量,然后求出它的活动\ ce {SO_4}美元,然后方程3,4依赖\ ce {SO_4},美元\ ce {Mg}美元,但我不知道如何对待方程1和2。还我得到的值非常大,线在$ y = 35 + 3 x和y = 18 + x美元美元。

这个问题是基于一个教科书上的问题,我想用它来研究为即将到来的考试(1周),所以任何帮助将不胜感激。

Answer 1

记住,你关心稳定域。稳定的线路图是两种矿物质平衡的地方。一个一边一个矿物将更稳定,另一方面另一个。

让我们来谈谈\ ce {Ca}第一个美元。都有相同的反应\ ce {Ca}这是美元活动并不是他们的相对稳定的一个因素。如果你写任何矿物的结合反应,它会消掉。试一试。方解石稳定性无关\ ce}{毫克或美元\ ce {SO4}是稳定美元只会依赖\ ce{二氧化碳}和$美元\ ce {Ca} $。但等待,你知道美元\ mathrm {ln} \,现代{\ ce{二氧化碳}}所以你可以计算美元\ mathrm {ln} \,现代\ ce与方解石{Ca} $处于平衡状态。所以你可以用它来帮助找出方解石是最稳定的。

你只有一个方程,包括硫酸。哪个方向,稳定边界会在你的图吗?说你想图空间划分为方解石和石膏稳定的地区,你怎么能把两个溶解度方程提出一个矿物的转换到另一个?溶解的物种活动进入方程(提示:你知道这两个之一)。鉴于你可以找到另一个和你图上的情节。

你能遵循类似的过程为方解石和白云石(提示:是的)?方解石和碳酸钙镁石呢?有图的任何部分碳酸钙镁石在哪里比白云石(反之亦然)更稳定吗?

现在算出稳定白云石和石膏之间的关系。你的阴谋角线将承担什么?找出它将发生结合反应。这有点复杂,但美元\ mathrm {ln} \,美元的价值将取决于美元\ mathrm {ln} \, K美元的结合反应。

现在删除任何行领域这两种矿物不太稳定。

好运,并让我们知道如果你卡住。我不想给你答案,因为我需要工作。